Примеры магматические полезные ископаемые
Магматические горные породы и полезные ископаемые.
Фактор магмы – это высокая температура (свыше 1000 градусов) и высокое давление (тысячи атмосфер) расплавленной массы, паров и растворов. Внедряясь в верхние слои земной коры, магма разрывает и раздвигает, разогревает и уплотняет их. На контакте с высокотемпературной магмой вмещающие породы подвергаются перекристаллизации с образованием новых минеральных комплексов. Из песчаников и глин образуются роговики, из известковых пород – скарновые новообразования. Скарны представляют собой метасоматические высокотемпературные железо-известково-магнезиальные силикаты, алюмосиликаты, образующиеся под воздействием высокотемпературных расплавов магмы и выделяющихся из нее паров и минеральных растворов на вмещающие известковые породы. С ними связано образование новых высокотемпературных минералов: шеелита (СаWO4), молибденита (MоO2), гранатов, магнетита (Fe3O4) и др.
Остывание магматического очага происходит медленно, поэтапно, сопровождается тектоническими подвижками, образованием трещин и заполнением их новыми порциями магмы, гидротермальными растворами и жильными образованиями. Такова общая модель, ее следует дополнить информацией о составе магмы и размерах интрузивных массивов (табл. 12).
Магматические породы и полезные ископаемые
Железные руды. Большое количество месторождений железных руд, генетически связанных с магматическими породами, установлено на Урале. С габбровой формацией связаны титано-магнетитовые руды месторождений гор Благодать, Высокая, Качканар, Магнитная. Магнетитовые железные руды в скарнах вулканических трубок выявлены в Ангаро-Илимском железорудном бассейне. Такие же месторождения железных руд, состоящих из магнетитов (Fe3O4), были найдены на Кавказе (Дашкесанское месторождение), на Алтае, Центральном Казахстане (Атасуйская группа месторождений).
Медные руды. На склоне Южного и Среднего Урала медное оруденение связано с палеозойской зеленокаменной формацией, представлено медным колчеданом (CuFeS2) с примесями сульфидов сурьмы, мышьяка, висмута, кобальта, кадмия и др. Месторождения приурочены к контакту гранодиоритов с эффузивно-осадочный толщей девона. Главные минералы представлены халкопиритом, халькозином, борнитом. В Центральном Казахстане находится Джезгаззганское медное месторождение, приуроченное к песчано-сланцевой толще девон-карбона. Медистые минералы представлены халькопиритом, малахитом (Cu2(OH2)CO3), азуритом (Cu3(OH)CO3), купритом (Cu2O). Коунрадское медное месторождение связано с кислыми интрузиями. В Армении крупные месторождения медных руд связаны с юрскими эффузивами и гранодиоритами. В Калба-Нарымской зоне Алтая медно-пирротиновое оруденение приурочено к сланцам верхнего девона, прорванным гранитоидами. В Камчатско–Корякской складчатой области месторождения меди связаны с зеленокаменными породами верхнего мела.
Полиметаллическое оруденение составляет основную ценность Рудного Алтая, приурочено к эффузивно–пирокластическим толщам девонского возраста. Наиболее известными среди них являются Змеиногорское, Зыряновское, Сокольное месторождения. Кроме сульфидов железа (FeS2), свинца (PbS), цинка (ZnS), и меди (CuFeS2) полиметаллические руды Алтая содержат значительное количество серебра и кадмия. В Центральном Казахстане полиметаллические месторождения приурочены к скарновым зонам, образовавшимся на контакте карбонатных и эффузивных толщ с гранитоидными интрузиями герцинского возраста. На Тянь-Шане полиметаллические руды приурочены к докембрию и палеозою, генетически связаны с герцинскими интрузиями, обогащены сульфидами мышьяка (FeA5S), висмута (Bi2S3). На Памире полиметаллические руды связаны с мезозойскими интрузиями. На Кавказе известны два полиметаллических месторождения. Буронское месторождение пирито-пирротиновых руд, находится в палеозойских сланцах, генетически связаны с оперяющими трещинами крупного разлома. Руды содержат значительную примесь редких и рассеянных химических элементов. Садонское свинцово-цинковое месторождение приурочено к юрскими кератофирам и гранитам. На Сихотэ-Алине полиметаллическое месторождение Тетюхе находится в скарновой зоне между триасовыми известняками и кайнозойскими интрузиями. Рудными минералами в них являются галенит (PbS), сфалерит (ZnS) и геденбергит (CaZn·Si2O6).
Вольфрам, молибден, олово. В центральной части Большого Кавказа (Кабардино-Балкария) расположено вольфрамово-молибденовое месторождение Тырны-Ауз. Оруденение локализовано в скарновой зоне контакта палеозойских известняков и вернемеловых гранодиоритов. Разрабатывается с 1940 года. В Восточном Забайкалье разрабатывается Шерловогорское месторождение сульфидов молибдена (МoS2), вольфрама (FeMn)·WoO4, сурьмы (Sb2S3), ртути (HqS), мышьяка (AsS). Месторождение связано с мезозойскими гранитами. В Верхояно-Колымской мезозойской складчатой области вольфрамовые оруденение генетическими связано с юрскими гранитоидными интрузиями, содержит минералы олова (SnO2), меди (CuFeS2), мышьяка (FeAsS), золота (Au). В области кайнозойской складчатой области Сихотэ-Алиня обособлена золото-вольфрамо-оловянная зона, приуроченная к скарновой зоне между триасовыми известняками и кайнозойскими интрузиями.
Олово. В Томь-Колыванской складчатой области месторождение прожилков сульфидов с касситеритом (SnO2) приурочено к массиву гранитов, слагающих Колыванскую возвышенность. В Верхоянско-Колымской области мезозоид редкометальное оруденение (Au, Pb, Wo, Mo, As, Sb, Sn) генетически связано с юрскими гранитоидами, в Восточном Забайкалье – с мезозойскими гранитами, на Сихотэ-Алине – с контактовой зоной гранитоидных интрузий.
Золото. Наиболее крупные золотоносные провинции России находятся в Восточной Сибири. В Алданской золотоносной провинции жильное золото приурочено к кислым и щелочным интрузиям юрского возраста. Это – Верхне-Олекминское и Центрально-Алданское месторождения. В Саланро-Саянской складчатой области оруденение золота связано с интрузиями диоритов и кварцевых альбитофиров нижнего палеозоя. На Алтае месторождения золота приурочены к Калбинскому тектоническому поясу, к кварцевым жилам, секущим девон-каменноугольные осадочно-эффузивные толщи (Березовское месторождение). В Центральном Казахстане рудопроявления золота связаны с интрузиями докембрия Кокчетавского антиклинория.
В Забайкалье известны коренные и россыпные месторождения золота (Балей, Дарасун), связанные с кислыми интрузиями юрско-мелового возраста. В Сихотэ-Алиньской складчатой области золоторудные месторождения приурочены к Центральному рудному поясу, ассоциируются с интрузиями гранитов кайнозойского возраста.
Платина генетически связана с скоплениями хромитовых (FeCr2O4) руд габбро-перидотит-дунитовых пород Среднего Урала. Вместе с платиной в них присутствуют редкие металлы: палладий, иридий и др.
Хром. Рудные тела хромитов в виде гнезд и линз выявлены в массивах ультраосновных пород Южного и Среднего Урала.
Титан связан с породами габбровой формации, в которых он вместе с железом образует титано-магнетитовые руды – FeTiO2.
Ванадий встречается вместе с титаном.
Никель вместе с медью образует медно-никелевые руды. Одним из примеров месторождений подобного типа является Норильское медно-никелевое месторождение, генетически связанное с сибирскими траппами. Месторождение приурочено к пластовой интрузии долерита.
Кобальт. Кабальт-никелевое оруденение известно на полиметаллических и медно-пирротиновых месторождениях и в серпентинитах Калбинского хребта на Алтае.
Апатит (Ca5(PO4)3·OH). В массивах щелочных пород докембрия Кольского полуострова находятся крупнейшие в мире запасы апатито-нефелиновых пород. Кроме фосфора в них содержатся титан, ванадий, калий, фтор. Нефелин (Na3K(AlSiO4)4) используется для получения алюминия.
Алмаз. На северо-востоке Сибирской платформы выявлены Вилюйский и Олененский алмазоносные районы. Кристаллы алмаза содержатся в ультраосновных горных породах – кимберлитах и эруптивных брекчиях трубок взрыва «Мир» и «Зарница».
Ртуть. Месторождения ртути (киноварн – HqS) в Салаиро-Саянской области приурочены к глубинным разломам.
Графиты. В Тунгусском бассейне графиты образовались из каменных углей под воздействием пластовых интрузий траппов. На Алтае образование графита объясняется воздействием гранитной магмы на углистые сланцы верхнего девона-нижнего карбона.
Асбест. Месторождения хризотил-асбеста выявлены в серпентинитах Урала и Восточных Саян.
Тальк. Месторождения талька установлены в серпентинитах восточного склона Урала.
Слюда. Месторождения слюды выявлены в пегматитах Среднего Урала.
Корунд. Залежи корунда (Al2O3) и наждака выявлены в пегматитах Кыштымского района Южного Урала.
Драгоценные камни. Урал является одним из главных поставщиков драгоценных и цветных камней: изумрудов, топаза, аметиста, турмалина и др. Алмазы добываются в Якутии.
Облицовочные и поделочные камни. Горные районы Карелии, Урала, Алтая, Саян, Восточной Сибири богаты всеми видами строительных, облицовочных и поделочных камней: гранитов, порфиров, мраморов. Особой ценностью являются уральский малахит, орская яшма, горные хрустали Приполярного и Полярного Урала.
Рудные полезные ископаемые: что это такое, как их добывают, примеры
Нельзя представить жизнь человека без металлических предметов – техника, посуда, здания, все это изготовлено благодаря постоянному производству. Но где этот процесс берет свое начало? Изначально, для получения сырья, используются минеральные руды, которые добываются в карьерах и шахтах.
Руда – это минеральные ресурсы, которые имеют в составе большое количество металлов. Из нее выплавляют сплавы, которые в дальнейшем используются в производстве. Внешним видом они напоминают камни, на которых есть блестящие вкрапления. Некоторые люди даже не догадываются, как выглядит стальная ложка, прежде чем она попадает в плавильные печи для переработки руды. Полезные ископаемые залегают глубоко под землей, поэтому их добывают шахтным и карьерным способом.
Какие существуют виды рудных ископаемых
В мире насчитывается более 200 категорий металлической руды, по типу превалирующего компонента, но ученые выделили обширную классификацию. Она меньше, поэтому пользоваться ей намного удобнее.
Стандартная классификация видов металлических руд, которая общепринята всеми странами выглядит так:
Еще есть классификация по насыщенности – богатые и бедные. Она считается по количеству металлической части в руде. В железной – богатые от 50%, бедные от 20%. Цветные металлы добывать намного сложнее, а богатыми породы считаются от 6%. Бедные полезные ископаемые относятся к нерудным, ведь порода может оказаться источником силикатов, кремния или серы.
Цветная металлургия – одна из самых опасных для экологии Земли. Во время производства в воздух выбрасывается огромное количество вредных химических веществ, поэтому такие предприятия располагаются в дали от городов.
Железная руда – основа основ
Железная руда – это горная или вулканическая порода, которая имеет в своем составе большое количество метала, а ее переработка на производстве выгодна. Другими словами, если в камне меньше 20% железа, он не может считаться металлической рудой. Ее используют для выплавки металлов – стали, чугуна, сплавов.
Образуется железная руда тремя путями:
Первый объясняется тем, что во время извержения вулканов, металлы расплавляются и смешиваются с горными породами, а вследствие текучести магмы, они вырываются на поверхность и застывают. Большинство примесей, которые имеют низкую огнеупорность, выгорают при высоких температурах, поэтому процент содержания железа в таких рудах очень высокий. Магматические полезные ископаемые – самые распространенные в мире, их месторождения находят в окрестностях вулканов, что потухли еще несколько тысячелетий назад.
Метаморфический процесс – это тоже следствие высоких температур. Вещества, которые находятся на большой глубине, подвергаются воздействию давления и нагревания, в результате чего, их кристаллическая структура меняется. Пласты, где залегают рудные полезные ископаемые, выходят на поверхность во время движения тектонических плит. Также, горные образования, под которыми залегают полезные ископаемые, со временем разрушаются, что облегчает добычу ценных материалов.
Главную роль в осадочном процессе образования железной руды играют ветер и вода, вод воздействием которых хрупкая горная порода вымывается, остаются только металлические костяки – железняк. Процентное содержание металла в этой руде самое большое, но, встречается он намного реже.
Подобный механизм осаждения имеет и золото, которое вымывалось из горной породы проточными водами. Этот процесс стал причиной золотой лихорадки в США. Сейчас небольшие страны занимаются подобным способом добычи драгоценного метала.
Добывать руду в промышленных масштабах начали еще до нашей эры. Этот процесс археологи отслеживали очень долго. Изначально, человек научился обрабатывать изначально бронзовую руду, затем железную и драгоценные металлы.
Добыча рудных полезных ископаемых позволила человеку развивать технологии, оружие, строительство и другие сферы.
Современное производство металла из руды
Руда представляет собой камень, в котором большое количество силикатов. Чтобы отсортировать богатые камни и пустую породу, используют электромагнитный сепаратор. Для отделения метала от руды, она дробится на мелкие части и обрабатывается химикатами. Этот процесс называется обогащением.
Очистка руд черных металлов
Есть несколько способов очистить руду – магнитными устройствами, кислотами, вибрационным методом, но сейчас, чаще всего используют флотацию. Для этого используют тяжелые жидкости и суспензии. Сосуд, куда помещается измельченная руда, наполняется раствором, и через него подается большой напор воздуха под давлением, в результате чего, металл с пеной поднимается вверх, а пустая порода осаждается на дно. Для выплавки металла из руды необходимы высокие температуры, в которых сгорают мелкие частички породы.
Это самый простой и быстрый способ обогащения, он не требует большого количества операций, и относительно дешевый. Получившиеся металлические частицы расплавляют в доменных или сталеплавильных печах, делая заготовки для дальнейшего использования в производстве.
Существует и нехимическая очистка – в вибрационных бункерах, где с помощью больших частот колебания, разрушается горная порода, превращаясь в песок она просыпается сквозь сито, а на поверхности остаются частички металла. Но это не всегда помогает полностью отделить породу от железняка, поэтому его комбинируют с химическим методом.
В доменных печах выплавляются чугунные заготовки для производства, чтобы из него получилась сталь, к нему добавляют примеси других сплавов, металлолом.
Обычно, заводы располагают в местах, где залегают полезные ископаемые, чтобы не терять время на перевозку.
Очистка руд цветных металлов
Цветные металлы намного реже встречаются в природе, по сравнению с черными. Их можно разделить на тяжелые (медь, бронза, свинец, никель, цинк, кобальт) и легкие (титан, алюминий, магний).
Один из самых распространенных примеров полезных ископаемых – алюминий. Бокситы и нефелиновые руды, они обрабатываются, в результате чего образуется глинозем – белый порошок, похожий на крахмал. Его химический состав – Al2O3. Чистый алюминий получают методом электролиза, когда под воздействием направленного тока, молекула преобразуется в катионы – Al+ и O-. Они оседают на противоположно заряженных электродах, в результате чего и получается чистый алюминий.
Извлеченный из глинозема металл, заливают в миксер, где происходит его смешивание с другими материалами, для придания ему нужных пластических свойств. Из полученного состава отливают алюминиевые чушки, которые отправляются на различные производства для дальнейшего использования.
Медь выделяется из медносульфидного концентрата, добываемый на рудниках. В его состав входит огромное количество металлов. Для отделения чистого материала, на металлургических предприятиях, используют пиротехнологии, которые предусматривают применение высоких температур. Механизм получения меди не отличается от переработки черной руды – используется метод осаждения – фторирование. В дальнейшем, концентрат отправляется на завод, где и происходит его дальнейшее очищение от примесей. Его переплавляют под воздействием высоких температур, для получения черновой меди.
Более чистый продукт получают путем электролиза.
После этой процедуры остается шлам, который содержит в себе небольшие частицы драгоценных металлов (платина и золото). Этот продукт также перерабатывают, для получения чистого сырья, но их концентрация в отходах незначительная.
Более редкие металлы получают чаще всего химическим и электролитным путем. Они относятся к рудным полезным ископаемым, но их извлечение – сложный процесс. Например, титан. В природе он встречается только в виде химических соединений, черной руде и других горных породах. Материал, в котором содержится титан называется ильменит, в его состав входит и оксид железа, отделить от которого сырье достаточно сложно. Изначально, он отправляется в плавильные печи вместе с углем, где и происходит разделение смеси на чугун и диоксид титана.
Для его разделения проводят хлорирование, в результате чего, получают тетрахлорид титана, это соединение уже не такое прочное, как с кислородом, поэтому из него легко получить чистый метал. Делают это с помощью магния – реакция называется восстановление. В процессе производства получается титановая губка, которая переплавляется на производствах для изготовления деталей самолетов, ракет и других деталей.
Мировые запасы руды
Руда, которая содержит металлы, очень важна для производства и технического прогресса человечества. По подсчетам ученых, на сегодняшний день в Земле содержится около 800 миллиардов тон железной руды. 80% всех залежей содержат бедные руды, в которых небольшое количество металла, а процесс их переработки достаточно трудоемкий.
Насчитывается несколько стран, на территории которых расположены богатые рудники. Например, в Китае – 8% от всего мирового запаса.
Одни из самых богатых стран – Россия (18%), Бразилия (17%), Австралия (14%), Украина (11%). Несмотря на эти цифры, Китай является бесспорным лидером производства черных металлов. Количество цветных металлов гораздо меньше, а их распространение подсчитывают по поясам – это большие бассейны, которые вытянуты на сотни километров.
Алюминиевых рудных ресурсов больше всего в Южной Америке и Австралии. Медные находятся в окрестности Кольдирьеров и Анд, поэтому мировое первенство по добычи этого метала принадлежит Чили. Второй по размерам пояс находится в Африке, на территории Замбии. В основном рудные полезные ископаемые залегают в местах высокой тектонической активности, изучая которые, аналитики проводят поиски новых месторождений. Россия в этом списке стоит на третьем месте.
Карта рудных полезных ископаемых составляется на основе аналитических исследований. Ученые изучают географические и исторические данные местности, оценивают близость к тектоническим разломам. Чаще всего, большие пласты скоплений руды находят в местах вулканической активности, где магма выходила на поверхность, вынося с собой огромное количество расплавленных металлов. При застывании они остались сверху, что облегчает добычу полезных ископаемых.
Добыча металлов иногда вредит экологической системе земли. Например, при закрытии медного карьера в США, его затопило водой, которая смешалась с химикатами, и является опасной для жизни. В окрестностях нет животных, там живут только устойчивые водоросли, которые адаптировались к агрессивной среде.
Рудные и нерудные полезные ископаемые постепенно истощаются, поэтому ученые разрабатывают новые способы получения сырья для производства. Некоторые редкие металлы синтезируют посредством воздействия химических элементов, но их количество уступает карьерному и шахтному способу добычи.
Образование минералов и горных пород (магматических, осадочных, метаморфических). Полезные ископаемые
Горные породы образуются в различных условиях. Одни — при застывании магмы в земной коре, другие — при отложении веществ на дне морей и океанов, третьи — из остатков организмов, четвёртые — при разрушении других горных пород, пятые — под влиянием высоких температур и давления на больших глубинах и т.д. По происхождению горные породы делятся на магматические, осадочные и метаморфические.
Магматические горные породы образуются при застывании магмы на поверхности или в глубинах земной коры (рис. 40).
При внутреннем магматизме образуются глубинные горные породы. Они состоят из кристаллов разной величины в зависимости от глубины залегания (чем ближе к поверхности застыла магма, тем мельче кристаллы). К этим породам относятся, например, граниты и лабрадориты.
При внешнем магматизме образуются горные породы, излившиеся из недр Земли на поверхность. В отличие от глубинных горных пород в этих отсутствуют кристаллы, им присуща пористость. Состоят они из застывшей лавы или спрессованного вулканического пепла (туфы, пемза).
Осадочные горные породы образовались под действием температуры воздуха, воды, живых организмов и других процессов, происходящих на поверхности Земли и в водоёмах.
Осадочные породы делят на три группы. Обломочные образуются при разрушении других горных пород (песок, глина, галька, гравий, валуны). Они называются обломочными, потому что каждая частица этих горных пород является обломком других пород, в том числе и магматических. Химические являются результатом отложения растворённых веществ на дне океанов, морей, озёр. К ним относятся каменная и калийная соли, известняк и др. Само название свидетельствует о происхождении органических пород. Окаменевшие остатки древних и современных организмов образовали такие горные породы, как уголь, мел.
Метаморфические горные породы связаны с процессом метаморфизма. Метаморфизм (в переводе с греческого — «превращение») — это изменение горных пород на больших глубинах под воздействием высокого давления и температуры. Так, известняк превращается в мрамор, песчаник — в кварцит, гранит — в гнейс. Материал с сайта https://worldofschool.ru
Все минералы и горные породы, которые использует человек, называются полезными ископаемыми. В зависимости от области применения полезные ископаемые делят на три группы: топливные, или горючие, используемые как топливо (нефть, газ, торф, каменный и бурый уголь); рудные, из которых выплавляют металлы (чёрные — чугун, сталь; цветные — медь, алюминий, олово, свинец); нерудные — сырьё для химической промышленности ( каменная и калийная соли, фосфориты, сера), строительные материалы (гранит, базальт, песок, глина и т.д.) (рис. 41).
Полезные ископаемые — это минералы и горные породы, которые использует человек в хозяйственной деятельности.
Источники:
https://infopedia.su/4x5ba6.html
https://geomix.ru/blog/geology/rudnye-poleznye-iskopaemye/
https://worldofschool.ru/geografiya/stati/fizicheskaya-geografiya/stroenie-zemli/litosfera/obrazovanie-mineralov-i-gornyh-porod-magmaticheskih-osadochnyh-metamorficheskih-.-poleznye-iskopaemy
